Supply of nutrients and productive responses in dairy cows given diets based on restrictively fermented silage

Selostus: Ravintoaineiden saantiin ja maidontuotantoon vaikuttavat tekijät runsaalla säilörehuruokinnalla

Relationship of breast fillet deboning time to shear force, pH, cooking loss and color in broilers stunned by high electrical current

Selostus: Korkealla virranvoimakkuudella tainnutettujen broilereiden rintafileen irroitushetken vaikutus lihaksen leikkausvoiman vastukseen, pH:hon, keittohävikkiin ja väriin

The Dynamics of Force Fluctuations in Shear Granular Flows

Tämän työn tavoitteena oli tutkia rakeisen materiaalin kinematiikkaa ja rakentaa koelaitteisto rakeisen materiaalin leikkausjännitysvirtauksien tutkimiseen. Kokeellisessa osassa on keskitytty sisäisiin voimaheilahteluihin ja niiden ymmärtämiseen. Teoriaosassa on käyty läpi rakeisen materiaalin yleisiä ominaisuuksia ja lisäksi on esitetty kaksi eri tapaa mallintaa fysikaalisien ominaisuuksien heilahteluja rakeisessa materiaalissa. Nämä kaksi esitettyä mallinnusmenetelmää ovat skalaarinen q-malli ja simulointi. Skalaarinen q-malli määrittelee jokaiseen yksittäiseen rakeeseen kohdistuvan jännityksen, rakeen ollessa osa 2- tai 3-dimensionaalista asetelmaa. Tämän mallin perusidea on kuvata jännityksien epähomogeenisuutta, joka johtuu rakeiden satunnaisasettelusta. Simulointimallinnus perustuu event-driven algoritmiin, missä systeemin dynamiikkaa kuvataan yksittäisillä partikkelien törmäyksillä. Törmäyksien vaiheet ratkaistiin käyttämällä liikemääräyhtälöitä ja restituution määritelmää. Teoriaosuudessa käytiin vielä pieniltä osin läpi syitä jännitysheilahteluihin ja rakeisen materiaalin lukkiintumiseen. Tutkimuslaitteistolla tutkittiin rakeisen materiaalin käyttäytymistä rengasmaisessa leikkausjännitysvirtauksessa. Tutkimusosuuden päätavoitteena oli mitata partikkelien kosketuksista ja törmäyksistä johtuvia hetkellisiä voimaheilahteluja rengastilavuuden pohjalta. Rakeisena materiaalina tutkimuksessa käytettiin teräskuulia. Jännityssignaali ajan funktiona osoittaa suurta heilahtelua, joka voi olla jopa kertalukua keskiarvosta suurempaa. Tällainen suuren amplitudin omaava heilahtelu on merkittävä haittapuoli yleisesti rakeisissa materiaaleissa käytettyjen jatkuvuusmallien kanssa. Tällainen heilahtelu tekee käytetyt jatkuvuusmallit epäpäteviksi. Yleisellä tasolla jännityksien todennäköisyysjakauma on yhtäpitävä skalaarisen q-mallin tuloksien kanssa. Molemmissa tapauksissa todennäköisyysjakaumalla on eksponentiaalinen muoto.

Drag force and frictional resistances in vertically vibrated dense granular media

The objective of this thesis is to shed light on the vertical vibration of granular materials for potential interest in the power generation industry. The main focus is investigating the drag force and frictional resistance that influence the movement of a granular material (in the form of glass beads) contained in a vessel, which is subjected to sinusoidal oscillation. The thesis is divided into three parts: theoretical analysis, experiments and computer simulations. The theoretical part of this study presents the underlying physical phenomena of the vibration of granular materials. Experiments are designed to determine fundamental parameters that contribute to the behavior of vibrating granular media. Numerical simulations include the use of three different software applications: FLUENT, LS-DYNA and ANSYS Workbench. The goal of these simulations is to test theoretical and semiempirical models for granular materials in order to validate their compatibility with the experimental findings, to assist in predicting their behavior, and to estimate quantities that are hard to measure in laboratory.

Sensor Fusion of Proprioception, Force and Vision in Estimation and Robot

Sensor-based robot control allows manipulation in dynamic environments with uncertainties. Vision is a versatile low-cost sensory modality, but low sample rate, high sensor delay and uncertain measurements limit its usability, especially in strongly dynamic environments. Force is a complementary sensory modality allowing accurate measurements of local object shape when a tooltip is in contact with the object. In multimodal sensor fusion, several sensors measuring different modalities are combined to give a more accurate estimate of the environment. As force and vision are fundamentally different sensory modalities not sharing a common representation, combining the information from these sensors is not straightforward. In this thesis, methods for fusing proprioception, force and vision together are proposed. Making assumptions of object shape and modeling the uncertainties of the sensors, the measurements can be fused together in an extended Kalman filter. The fusion of force and visual measurements makes it possible to estimate the pose of a moving target with an end-effector mounted moving camera at high rate and accuracy. The proposed approach takes the latency of the vision system into account explicitly, to provide high sample rate estimates. The estimates also allow a smooth transition from vision-based motion control to force control. The velocity of the end-effector can be controlled by estimating the distance to the target by vision and determining the velocity profile giving rapid approach and minimal force overshoot. Experiments with a 5-degree-of-freedom parallel hydraulic manipulator and a 6-degree-of-freedom serial manipulator show that integration of several sensor modalities can increase the accuracy of the measurements significantly.

National Library and Library Network in Finland - Cooperation Being the Driving Force of Success

Kristiina Hormia-Poutasen esitys Danish Research Association -tapahtumassa Tanskassa 15.9.2011

Novel force control methods in a teleoperation system of a hydraulic slider

The objective of the this research project is to develop a novel force control scheme for the teleoperation of a hydraulically driven manipulator, and to implement an ideal transparent mapping between human and machine interaction, and machine and task environment interaction. This master‘s thesis provides a preparatory study for the present research project. The research is limited into a single degree of freedom hydraulic slider with 6-DOF Phantom haptic device. The key contribution of the thesis is to set up the experimental rig including electromechanical haptic device, hydraulic servo and 6-DOF force sensor. The slider is firstly tested as a position servo by using previously developed intelligent switching control algorithm. Subsequently the teleoperated system is set up and the preliminary experiments are carried out. In addition to development of the single DOF experimental set up, methods such as passivity control in teleoperation are reviewed. The thesis also contains review of modeling of the servo slider in particular reference to the servo valve. Markov Chain Monte Carlo method is utilized in developing the robustness of the model in presence of noise.

Improving the performance of a dismounted Future Force Warrior by means of C4I2SR

This thesis comprises seven peer-reviewed articles and examines systems and applications suitable for increasing Future Force Warrior performance, minimizing collateral damage, improving situational awareness and Common Operational Picture. Based on a literature study, missing functionalities of Future Force Warrior were identified and new ideas, concepts and solutions were created as part of early stages of Systems of Systems creation. These introduced ideas have not yet been implemented or tested in combat and for this reason benefit analyses are excluded. The main results of this thesis include the following: A new networking concept, Wireless Polling Sensor Network, which is a swarm of a few Unmanned Aerial Vehicles forming an ad-hoc network and polling a large number of fixed sensor nodes. The system is more robust in a military environment than traditional Wireless Sensor Networks. A Business Process approach to Service Oriented Architecture in a tactical setting is a concept for scheduling and sharing limited resources. New components to military Service Oriented Architecture have been introduced in the thesis. Other results of the thesis include an investigation of the use of Free Space Optics in tactical communications, a proposal for tracking neutral forces, a system for upgrading simple collaboration tools for command, control and collaboration purposes, a three-level hierarchy of Future Force Warrior, and methods for reducing incidents of fratricide.

Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) characterization of lanthanum lutetium oxide high-k dielectric thin films

Lanthanum lutetium oxide (LaLuO3) thin films were investigated considering their perspective application for industrial microelectronics. Scanning probe microscopy (SPM) techniques permitted to visualize the surface topography and study the electric properties. This work compared both the material properties (charge behavior for samples of 6 nm and 25 nm width) and the applied SPM modes. Particularly, Kelvin probe force microscopy (KPFM) was applied to characterize local potential difference with high lateral resolution. Measurements showed the difference in morphology, chargeability and charge dissipation time for both samples. The polarity effect was detected for this material for the first time. Lateral spreading of the charged spots indicate the diffusive mechanism to be predominant in charge dissipation. This allowed to estimate the diffusion coefficient and mobility. Using simple electrostatic model it was found that charge is partly leaking into the interface oxide layer.

Syntyykö Suomeen puulaaksoja - Suomen puutuoteteollisuuden pk-yritysten tila ja tulevaisuus

Metsäteollisuus on tullut Suomeen ulkomaisen pääoman ja tietotaidon avulla vajaat kaksisataa vuotta sitten. Se on toiminut melkein koko jatkosodan jälkeisen ajan suojatussa ympäristössä ja ulkomaisesta kilpailusta riippumattomassa toimintaympäristössä. Kuten Porter ja muut ovat todistaneet, tällainen toimintaympäristö ei kehitä kansainvälisesti kilpailukykyistä teollisuutta globaaleilla markkinoilla. Liittyminen Euroopan unioniin ja sittemmin Euroopan rahaliittoon saattoi puunjalostusteollisuuden täysin uudenlaiseen kilpailutilanteeseen. Sama tapahtui myös alan pk-yrityksille, jotka olivat joutuneet toimimaan heikosti kilpailluilla raaka-ainemarkkinoilla. Tutkimus on tulevaisuudentutkimus, jossa tutkimusongelmia lähestytään kolmen teorian avulla. Porterin klusteriteoria tarjoaa mahdollisuuden arvioida metsäteollisuutta sekä kokonaisuutena että toimivana monimuotoisena organisaationa, jossa kustannukset ja hinta muodostuvat arvoketjun toimijoiden osakustannuksista. Bionomiateoria eli darvinistinen talousteoria testaa suomalaisen puunjalostusteollisuuden pk-yritysten kilpailukykyä ja paineita hakeutua edullisemmille toiminta- alueille. Evoluutioteoria tarkastelee sukupolvenvaihdoksen problematiikkaa. Sukupolvenvaihdoksen onnistuminen muodostuu puutoimialan elämän ja kuoleman kysymykseksi. Tämä on etenkin pk-yrityksiä kohtaava ongelma. Asiaa selvitettiin Mauno Rintalan suorittamalla kyselytutkimuksella Puuteollisuusyrittäjien jäsenistön keskuudessa. Ongelma johtuu suurista sodan jälkeen syntyneistä ikäluokista. Nämä vuosina 1945– 50 syntyneet ovat siirtymässä eläkkeelle vuosien 2005 ja 2015 välillä. Kyseisissä ikäluokissa yritystiheys on noin kaksi kertaa suurempi kuin sen jälkeisissä ikäluokissa. Suoritetun kyselyn sekä muiden suomalaisten ja kansainvälisten tutkimusten perusteella näyttää siltä, että eläkkeelle siirryttäessä vain noin 30 %:lla yrityksistä on jatkaja tiedossa suvusta tai lähipiiristä. Tämä merkitsee sitä, että 70 % eläköityvän ikäluokan omistamista yrityksistä poistuu pysyvästi markkinoilta. Suomessa poistuma merkitsee noin 40 % koko yritysvarannosta eli noin 80 000 yritystä. Tilastot toimivien yritysten määrästä ovat kuitenkin hyvin ristiriitaisia, joten todellista määrää on mahdoton arvioida. Noin suuren määrän poistuminen markkinoilta uhkaa jo hyvinvointivaltion perusrakenteita. Tutkimustulos edellyttää nopeita toimenpiteitä teollisten pkyritysten pelastamiseksi ja säilyttämiseksi Suomessa. Sukupolvenvaihdoksen onnistuminen on tässä prosessissa ensiarvoisessa asemassa. Kaikkien edellä mainittujen yritysten poistuminen markkinoilta edellyttäisi noin 400 000 uuden yrityksen perustamista, koska ainoastaan noin 20 % yrityksistä selviää ensimmäiset kolme vuotta. Tutkimukseen perustuen esitetään prosessimalli sukupolvenvaihdoksen suorittamiseksi. Suomen tärkeimmissä kilpailijamaissa valtioiden metsäomistus on määräävässä asemassa. Meillä metsät ovat yksityisessä omistuksessa ja vain pieni osa valtion omistuksessa. Puumarkkinat toimivat markkinatalouden ehdoilla ilman valtion ohjausta. Ongelmaksi on kehittymässä puun saanti. Metsänomistus on sukupolvien myötä hajaantunut hyvin pieniksi metsälöiksi. Nykyiset metsänomistajat asuvat kaupungeissa ja ovat pääosin palkkatyössä. He eivät ole samalla tavoin riippuvaisia puutuloista kuin heidän esi-isänsä. Metsäverotuksen uudistuminen lisää puun saannin epävarmuutta. Se on muuttumassa pinta-alaverotuksesta puun myynnin verotukseen. Puun myynti on vilkasta ennen järjestelmien vaihtumista ja vähäisempää sen jälkeen. Myös näitä ongelmia on pyritty ratkomaan uudenlaisen metsänomistusmallin avulla. Puuteollisuus on hyvin vanha teollisuudenala. Raaka-aine muodostaa määräävän osan kustannuksista. Muutokset ovat hitaita ja todelliset innovaatiot pitkäkestoisia. Uusia innovaatioita tapahtuu harvoin. Kannattavuutta parannetaan tuoteprosessien ja arvoketjujen kehittämisen kautta. Yhteiskunnan osuus alan kehittämisessä ja säilyttämisessä on ratkaiseva. Asioiden moninaisuus tekee tutkimuksen vaikeaksi, mutta sitäkin tärkeämmäksi kansantalouden kannalta. Tällaisissa suurissa murroksissa korostuu kaikkien päättävien tahojen henkinen valmius ja tahto tehdä oikeita ratkaisuja oikeaan aikaan.